EP0440914B1 - Verfahren zum Zuordnen von Nutzdaten zu einem bestimmten Absender - Google Patents

Verfahren zum Zuordnen von Nutzdaten zu einem bestimmten Absender Download PDF

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EP0440914B1
EP0440914B1 EP90123252A EP90123252A EP0440914B1 EP 0440914 B1 EP0440914 B1 EP 0440914B1 EP 90123252 A EP90123252 A EP 90123252A EP 90123252 A EP90123252 A EP 90123252A EP 0440914 B1 EP0440914 B1 EP 0440914B1
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Emeran Dipl.Ing. Vollert
Eberhard Dipl.Phys. Wildgrube
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Siemens AG
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    • H04L9/3226—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols including means for verifying the identity or authority of a user of the system or for message authentication, e.g. authorization, entity authentication, data integrity or data verification, non-repudiation, key authentication or verification of credentials using a predetermined code, e.g. password, passphrase or PIN
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Definitions

  • the invention relates to a method for unambiguously assigning user data transmitted between a first and a second communication terminal to a specific sender, in which a hash result is formed in addition to the user data and is subjected to a cryptographic algorithm in which the user data in the sending communication station be compressed by means of a hash method and then transmitted to a central server, in which, after the user has been authenticated, the hash result is processed together with the user's private key by means of a crypto-algorithm to form a signature in which the useful data are in plain text are transmitted with the signature and the public key to a second communication terminal, and in which in the second communication terminal the user data received in plain text is hashed and the signature is transferred to a second inverse crypt compared to the first Subject algorithm to be subjected, wherein if the two results match, a valid assignment of the user data to a specific user is recognized.
  • the object of the present invention is to provide a method of the type mentioned at the outset, in which it is prevented that incorrect documents can get into the processor area.
  • This object is achieved for a method of the type mentioned at the outset in that the user authentication takes place by means of a front-end computer upstream of the crypto-algorithm computer and connected to an electronic filter device in the transmission path, the front-end computer being connected to the crypto-algorithm computer via a separate control line connected is.
  • An advantageous embodiment of the method according to the invention is characterized in that the signature is stored in the central server and, together with the public key of the user, is simultaneously transmitted to the user for checking, the storage of the signature in the central server at least by doubling the storage memory in separate Buildings.
  • a further advantageous embodiment of the method according to the invention is characterized in that, due to the duplication of the signature deposit, the deposit of different bodies is managed in a long-term and mutually controllable manner. This prevents any possible influence or manipulation by a single instance.
  • the deposit be made immediately after the signature is created and in chronological order.
  • Another expedient embodiment of the method according to the invention is characterized in that the private and the public keys are generated and managed in the secured cryptoalogrithm computer, the private keys being stored in an unreadable manner and the management device for the keys using an exclusive interface to the actual cryptoalogrithm computer .
  • Private keys must always be protected, even when processing in the crypto-algorithm computer. As long as this protection z. B. for technological reasons, as explained above, cannot be guaranteed for participants, it is advantageous to allow the processing to take place in the central key generation area that is to be protected anyway.
  • the PC of a first transmitting communication terminal is designated.
  • User data document 1 is created in this PC.
  • This document 1 is fed to a hash computer 16, at the output of which the hash result 3 is present.
  • This hash result 3 is sent to the central server 2.
  • a signature 17 is formed from the hash result 3 in connection with the user's private key 9a in the cryptoalogrithm computer 5.
  • the signature 17 is supplemented by the server 2 with the public key 9b and further data to form a certificate 10, which therefore essentially consists of the signature and the public key.
  • This certificate 10 is stored in a storage memory 11 and simultaneously stored in a second duplication memory 12.
  • the certificate 10 is sent for checking to the sending first communication terminal, where it is checked for correctness in a checking arrangement 18. If the result of the check is positive, the user then sends the document together with the certificate to the appropriate recipient.
  • the receiver is the second communication terminal 19.
  • This second communication terminal like the first communication terminal, has a checking arrangement 18, which will be explained in more detail below.
  • the checking arrangement 18 the document 1 received in plain text is subjected to the same hash procedure as in the first communication terminal.
  • the result of this procedure is the hash result 3.
  • the certificate 10 is subjected to a second inverse cryptoalogrithm in a computer 22 in relation to the first crypto algorithm used in the central server 2. Both results are compared with one another in a comparison circuit 23, and if the two results match, a valid display is shown in the output 24.
  • the hash result of user data to be transmitted is therefore sent to a central server 2. Since the hash process compresses the user data to a certain length, the transmission time is shorter. Only in the central server is the hash result transformed into a unique signature 17 by means of the user's private key stored and managed in the central server.
  • FIG. 2 shows the structure of the central server 2 in more detail.
  • the crypto-algorithm computer 5 is preceded by a front-end computer 7 and an electronic filter device 8. These are used to authenticate the user after receiving the hash result.
  • the electronic filter device 8 is constructed in such a way that only data in the form of a hash value is passed through it. This ensures effective access and access protection for the server. For security reasons, the coordination between the upstream computer and the cryptoalogrithm computer takes place via a separate control line 5a.
  • the entire central server 2 is located in a protected area 4, which is surrounded by a structural space protection 6 is. Within this protected, secure area, the keys are also managed by means of the device 20, which is connected to the crypto-algorithm computer 5 via an exclusive interface 21.
  • the security of the digital signature process is highly dependent on the private key being protected, i. H. in no case escapes, it is safer to keep the private key where it is generated, i.e. H. in the central server.
  • this is stored in a first storage memory 11 and in a second storage memory 12.
  • This second storage memory 12 is located in a secure area separate from the secure area 4 of the central server 2. This protects the stored data from minor disasters.
  • the certificate storage memory consists of media that can only be written once and cannot be changed without being destroyed.
  • This central certificate deposit serves as proof of a deliberate (personal) digital signature. Due to a storage architecture with seamless, chronologically successive recording of the certificates of different participants, this proof must also be provided in court if necessary.
  • the protected certificate store 11 or 12 functions like an independent third party (functionality of a notary with the difference that the complete content of a document is "open" in the notary). This certificate deposit serves as a prerequisite for the legal recognition of digital signatures.
  • the user of the sending communication terminal determines the addresses of the recipients, who may request the certificate at any time. This information is part of the certificate. For reasons of data protection, other persons must contact the signatory to request the certificate.
  • the access of the recipient to the "request certificate” is controlled by the central server 2. This access is only released by the central server after comparison with the information in the certificate.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum eindeutigen Zuordnen von zwischen einer ersten und einer zweiten Kommunikationsendstelle übertragenen Nutzdaten zu einem bestimmten Absender, bei dem zusätzlich zu den Nutzdaten ein Hash-Ergebnis gebildet wird, welches einem Kryptoalgorithmus unterworfen wird, bei dem die Nutzdaten in der sendenden Kommunikationsstelle mittels eines Hash-Verfahrens komprimiert werden und anschließend an einen zentralen Server übermittelt werden, bei dem nach erfolgter Authentifizierung des Benutzers das Hash-Ergebnis zusammen mit dem privaten Schlüssel des Benutzers mittels eines Kryptoalgorithmus zu einer Signatur verarbeitet wird, bei dem die Nutzdaten im Klartext zusammen mit der Signatur und dem öffentlichen Schlüssel zu einer zweiten Kommunikationsendstelle übertragen werden, und bei dem in der zweiten Kommunikationsendstelle die im Klartext empfangenen Nutzdaten einem Hash-Verfahren und die Signatur einem zweiten gegenüber dem ersten inversen Kryptoalgorithmus unterworfen werden, wobei bei Übereinstimmung der beiden Resultate auf eine gültige Zuordnung der Nutzdaten zu einem bestimmten Benutzer erkannt wird.
  • Ein derartiges Verfahren ist z.B. aus Nachrichtentechnik Elektronik, Bd. 39, Nr. 12, Dezember 1989, Berlin, DD, Seiten 456 bis 458: N-Thöry: "Digitale Unterschrift - Identifikations- und Authentifikationsmittel zukünftiger Telekommunikationsdienste" bekannt. Bei diesem Verfahren erfolgt die Transformation des Hash-Ergebnisses mittels des Kryptoalgorithmus erst nach erfolgter Authentifizierung des Benutzers mit Hilfe des privaten Schlüssel des Benutzers, wodurch Manipulationen auf dem Übertragungsweg der Nutzdaten verhindert werden.
  • Jedoch besteht die Gefahr, daß mit Viren verseuchte Dokumente in den Server-Prozessor-Bereich hineingelangen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, bei welchem verhindert wird, daß falsche Dokumente in den Prozessor-Bereich gelangen können.
  • Diese Aufgabe wird für ein Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Benutzer-Authentifizierung mittels eines dem Kryptoalgorithmus-Rechners vorgeschalteten, im Übertragungsweg liegenden Vorrechners in Verbindung mit einer elektronischen Filtereinrichtung erfolgt, wobei der Vorrechner über eine separate Steuerleitung mit dem Kryptoalgorithmus-Rechner verbunden ist.
  • Hierdurch ist ein wirkungsvoller Zugangs- und Zugriffsschutz für den Server mit einer einfachen elektronischen Filterschaltung gewährleistet, welche nur Daten in Form eines Hash-Wertes durchläßt. Mit "Viren" und ähnlichem verseuchte Dokumente können also erst gar nicht in den Server-Prozessor-Bereich hineingelangen. Dabei erfolgt die Koordination zwischen dem Vorrechner und dem Kryptoalgorithmus-Rechner aus Sicherheitsgründen über eine eigene Steuerleitung.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die Signatur im zentralen Server hinterlegt wird und zusammen mit dem öffentlichen Schlüssel des Benutzers gleichzeitig zur Überprüfung an den Benutzer übertragen wird, wobei die Hinterlegung der Signatur im zentralen Server mindestens durch Dopplung des Hinterlegungsspeichers in getrennten Gebäuden erfolgt.
  • Dadurch ist ein gewisser Schutz der hinterlegten Daten vor kleineren Katastrophen gegeben.
  • Aus proceedings of the 1979 national computer conference, 4/7 Juni 1979, Seiten 831 bis 837, New York, US; C.S. Kline & G.J. Popec "public key vs. convential key and cribtion" ist ein zentraler Server bekannt, welcher zur Signaturverarbeitung dient und welcher den privaten Schlüssel verwaltet. Jedoch erfolgt hier keine Hinterlegung der Signatur durch Dopplung des Hinterlegungsspeichers.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß aufgrund der Dopplung der Signatur-Hinterlegung die Hinterlegung von unterschiedlichen Körperschaften langfristig und gegenseitig kontrolierbar verwaltet wird. Dadurch wird eine etwa mögliche Einflußnahme bzw. Manipulation durch eine einzelne Instanz verhindert.
  • Zur Erleichterung eventueller Beweisführungen ist es zweckmäßig, daß die Hinterlegung sofort nach der Erstellung der Signatur und in chronologischer Reihenfolge erfolgt.
  • Eine andere zweckmäßige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichent, daß die privaten sowie die öffentlichen Schlüssel im gesicherten Kryptoalogrithmus-Rechner erzeugt und verwaltet werden, wobei die privaten Schlüssel unauslesbar gespeichert sind und die Verwaltungseinrichtung für die Schlüssel eine ausschließliche Schnittstelle zum eigentlichen Kryptoalogrithmus-Rechner nutzt.
  • Private Schlüssel müssen immer geschützt sein, auch bei der Verarbeitung im Kryptoalgorithmus-Rechner. Solange dieser Schutz z. B. aus technologischen Gründen, wie oben ausgeführt wurde, bei Teilnehmer nicht gewährleistet werden kann, ist es vorteilhaft, die Verarbeitung im ohnehin zu schützenden zentralen Schlüsselgenerierungsbereich stattfinden zu lassen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben.
  • Es zeigen:
    • FIG 1
    den schematischen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens und
    FIG 2
    den Aufbau eines zentralen Servers mit einem Kryptoalgorithmus-Rechner zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Mit 15 ist der PC einer ersten sendenden Kommunikationsendstelle bezeichnet. In diesen PC wird das Nutzdaten-Dokument 1 erstellt. Dieses Dokument 1 wird einem Hash-Rechner 16 zugeführt, an dessen Ausgang das Hash-Ergebnis 3 anliegt. Dieses Hashergebnis 3 wird zum zentralen Server 2 geschickt. Dort wird aus dem Hashergebnis 3 in Verbindung mit dem privaten Schlüssel 9a des Benutzers im Kryptoalogrithmus-Rechner 5 eine Signatur 17 gebildet. Die Signatur 17 wird vom Server 2 mit dem öffentlichen Schlüssel 9b und weiteren Daten zu einem Zertifikat 10, das daher im wesentlichen aus der Signatur und dem öffentlichen Schlüssel besteht, ergänzt. Diese Zertifikat 10 wird in einem Hinterlegungsspeicher 11 abgelegt und gleichzeitig in einem zweiten Dopplungsspeicher 12 hinterlegt.
  • Das Zertifikat 10 wird zur Überprüfung an die sendende erste Kommunikationsendstelle gesandt, wo es in einer Überprüfungsanordnung 18 auf seine Richtigkeit hin überprüft wird. Bei einem positiven Überprüfungsergebnis versendet der Benutzer dann das Dokument zusammen mit dem Zertifikat an die entsprechenden Empfänger.
  • In der Figur 1 ist der Empfänger die zweite Kommunikationsendstelle 19. Diese zweite Kommunikationsendstelle verfügt wie die erste Kommunikationsendstelle über eine Überprüfungsanordnung 18, die im folgenden näher erläutert werden soll. In der Überprüfungsanordnung 18 wird das im Klartext empfangene Dokument 1 dem gleichen Hash-Verfahren wie in der ersten Kommunikationsendstelle unterworfen. Das Ergebnis dieses Verfahrens ist das Hashergebnis 3. Gleichzeitig wird das Zertifikat 10 in einem Rechner 22 einem zweiten gegenüber dem ersten im zentralen Server 2 angewendeten Kryptoalgorithmus inversen Kryptoalogrithmus unterworfen. Beide Ergebnisse werden in einer Vergleichsschaltung 23 miteinander verglichen und bei Übereinstimmung der beiden Ergebnisse erfolgt in der Ausgabe 24 eine gültige Anzeige.
  • In der Überprüfungsanordnung 18 der ersten Kommunikationsendstelle erfolgt kein zweiter Hash-Vorgang wie in der Überprüfungsanorndung der zweiten Kommunikationsendstelle. Vielmehr wird hier das schon vorhandene Hash-Ergebnis 3 zur Überprüfung benutzt.
  • Bei dem vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahren wird also das Hashergebnis von zu übertragenden Nutzdaten an einen zentralen Server 2 geschickt. Da durch den Hash-Vorgang die Nutzdaten auf eine bestimmte Länge komprimiert werden, ergibt sich eine kürzere Übertragungszeit. Erst im zentralen Server wird das Hash-Ergebnis mittels des im zentralen Servers abgespeicherten und verwalteten privaten Schlüssels des Benutzers zu einer einmaligen Signatur 17 transformiert.
  • Figur 2 zeigt detailierter den Aufbau des zentralen Servers 2. Im zentralen Server 2 sind dem Kryptoalgorithmus-Rechner 5 ein Vorrechner 7 und eine elektronische Filtereinrichtung 8 vorgeschaltet. Diese dienen zur Authentifizierung des Benutzers nach Erhalt des Hash-Ergebnisses. Die elektronische Filtereinrichtung 8 ist so aufgebaut, daß von ihr nur Daten in Form eines Hashwertes durchgelassen werden. Damit ist ein wirkungsvoller Zugang- und Zugriffsschutz für den Server gewährleistet. Aus Sicherheitsgründen erfolgt die Koordination zwischen dem Vorrechner und dem Kryptoalogrithmus-Rechner über eine eigene Steuerleitung 5a.
  • Der gesamte zentrale Server 2 befindet sich in einem geschützten Bereich 4, der von einem baulichen Raumschutz 6 umgeben ist. Innerhalb dieses geschützten sicheren Bereichs erfolgt auch die Verwaltung der Schlüssel mittels der Einrichtung 20, die über eine ausschließliche Schnittstelle 21 mit dem Kryptoalgorithmus-Rechner 5 verbunden ist.
  • Da die Sicherheit des Verfahrens der digitalen Unterschrift in hohem Maße davon abhängt, daß der private Schlüssel geschützt ist, d. h. in keinem Fall nach außen dringt, ist es sicherer, den privaten Schlüssel dort zu verwahren wo er auch erzeugt wird, d. h. im zentralen Server. Nach dem Erstellen des Zertifikats 10 wird dies in einem ersten Hinterlegungsspeicher 11 sowie in einem zweiten Hinterlegungsspeicher 12 abgespeichert. Dabei befindet sich dieser zweite Hinterlegungsspeicher 12 in einem vom sicheren Bereich 4 des zentralen Servers 2 getrennten sicheren Bereich. Dadurch ist ein Schutz der hinterlegten Daten vor kleineren Katastrophen gegeben. Aus Sicherheitsgründen handelt es sich bei den Zertifikat Hinterlegungsspeicher aus nur einmal beschreibbaren, ohne Zerstörung nicht veränderbaren Medien.
  • Durch die Dopplung der Zertifikatshinterlegung ist es weiterhin möglich, die Hinterlegungen von unterschiedlichen Körperschaften langfristig und sich gegensteitig kontrolierbar verwalten zu lassen, so daß eine große Sicherheit gegen unerlaubte Einflußnahme und Manipulation gegeben ist.
  • Diese zentrale Zertifikatshinterlegung dient als Nachweis für eine willentlich (eigenhändig) veranlaßte, digitale Unterschrift. Durch eine Speicherarchitektur mit lückenloser, zeitlich aufeinanderfolgender Aufzeichnung der Zertifikate von verschiedenen Teilnehmern ist dieser Nachweis notfalls auch vor Gericht zu führen. Der geschützte Zertifikatsspeicher 11 bzw. 12 funktioniert wie ein unabhängiger Dritter (funktionallität eines Notars mit dem Unterschied, daß im Notariat der vollständige Inhalt eines Dokumentes "offen" liegt). Diese Zertifikatshinterlegung dient als Voraussetzung für die juristische Anerkennung digitaler Unterschriften.
  • Der Benutzer der sendenden Kommunikationsendstelle bestimmt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Adressen der Empfänger, welche jederzeit das Zertifikat nachfordern dürfen. Diese Angabe ist Bestandteil des Zertifikats. Weitere Personen müssen sich aus Gründen des Datenschutzes zum Nach fordern des Zertifikates an den Unterzeichner wenden. Der Zugang der Empfänger zum "Zertifikat nachfordern" wird vom zentralen Server 2 kontrolliert. Dieser Zugriff wird vom zentralen Server erst nach Vergleich mit den Angaben im Zertifikat freigegeben.

Claims (5)

  1. Verfahren zum eindeutigen Zuordnen von zwischen einer ersten und einer zweiten Kommunikationsendstelle übertragenen Nutzdaten zu einem bestimmten Absender, bei dem zusätzlich zu den Nutzdaten ein Hash-Ergebnis gebildet wird, welches einem Kryptoalgorithmus unterworfen wird, bei dem die Nutzdaten in der sendenden Kommunikationsstelle (15) mittels eines Hash-Verfahrens (16) komprimiert werden und anschließend an einen zentralen Server (2) übermittelt werden, bei dem nach erfolgter Authentifizierung des Benutzers das Hash-Ergebnis (3) zusammen mit dem privaten Schlüssel (9a) des Benutzers mittels eines Kryptoalgorithmus zu einer Signatur (17) verarbeitet wird, bei dem die Nutzdaten im Klartext zusammen mit der Signatur (17) und dem öffentlichen Schlüssel (9b) zu einer zweiten Kommunikationsendstelle (19) übertragen werden, und bei dem in der zweiten Kommunikationsendstelle (19) die im Klartext empfangenen Nutzdaten (1) einem Hash-Verfahren und die Signatur (17) einem zweiten gegenüber dem ersten inversen Kryptoalgorithmus unterworfen werden, wobei bei Übereinstimmung der beiden Resultate auf eine gültige Zuordnung der Nutzdaten zu einem bestimmten Benutzer erkannt wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Benutzer-Authentifizierung mittels eines dem Kryptoalgorithmus-Rechners vorgeschalteten im Übertragungsweg liegenden Vorrechners (7) in Verbindung mit einer elektronischen Filtereinrichtung (8) erfolgt, wobei der Vorrechner über eine separate Steuerleitung (5a) mit dem Kryptoalgorithmus-Rechner (5) verbunden ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Signatur (17) im zentralen Server (2) hinterlegt wird und zusammen mit dem öffentlichen Schlüssel (9b) des Benutzers gleichzeitig zur Überprüfung an den Benutzer übertragen wird, wobei die Hinterlegung der Signatur (17) im zentralen Server (2) mindestens durch Dopplung des Hinterlegungsspeichers (11, 12) in getrennten Gebäuden (13) erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß aufgrund der Dopplung der Signaturhinterlegung die Hinterlegung von unterschiedlichen Körperschaften (14) langfristig und gegenseitig kontrolierbar verwaltet wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Hinterlegung sofort nach der Erstellung der Signatur (17) und in chronologischer Reihenfolge erfolgt.
  5. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die privaten sowie die öffentlichen Schlüssel (9a, 9b) im gesicherten zentralen Server erzeugt und verwaltet werden, wobei die privaten Schlüssel unauslesbar gespeichert sind und die Verwaltungseinrichtung (20) für die Schlüssel (9a, 9b) eine ausschließliche Schnittstelle (21) zum eigentlichen Kryptoalgorithmus-Rechner (5) benutzt.
EP90123252A 1990-02-05 1990-12-04 Verfahren zum Zuordnen von Nutzdaten zu einem bestimmten Absender Expired - Lifetime EP0440914B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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EP0440914A2 EP0440914A2 (de) 1991-08-14
EP0440914A3 EP0440914A3 (en) 1992-09-16
EP0440914B1 true EP0440914B1 (de) 1995-10-18

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Application Number Title Priority Date Filing Date
EP90123252A Expired - Lifetime EP0440914B1 (de) 1990-02-05 1990-12-04 Verfahren zum Zuordnen von Nutzdaten zu einem bestimmten Absender

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EP (1) EP0440914B1 (de)
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